CN104815412A - 一种环保型高效水系灭火添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水系灭火剂及其制备方法，属于灭火器技术领域。它包括产气剂、阻燃剂、抗冻剂、助溶剂、耦合剂、表面活性剂，表面活性剂包括：双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂0-20份、阳离子表面活性剂0-20份、阴离子表面活性剂0-20份、椰油酰胺丙基甜菜碱0-20份。水系灭火剂的制备方法：（1）选取产气剂、阻燃剂、抗冻剂、助溶剂、耦合剂、表面活性剂这些主要固体物料预先经过高度粉碎至150至300目；（2）配备液体物料，包括水、乙醇；（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。本发明不但灭火效率高，而且不含有PFOS/PFOA持久有机污染物的问题。
Description
技术领域
本发明涉及灭火剂技术领域，特别涉及一种水系灭火剂及其制备方法，该水系灭火剂可应用于灌装水系灭火器、手抛式灭火瓶（装置）、灌装消防车、储油罐灭火、森林消防灭火、舰船灭火等众多消防领域。
背景技术
水系灭火剂是80年代以来来发展起来的一类新型高效灭火剂，这类泡沫灭火剂的主要组分由表面活性剂和稳定剂、助溶剂、抗冻剂、阻燃剂、产气剂及水配制而成。当将水系灭火剂喷射到燃烧的油面时，其泡沫可以在油面快速展开，形成一层水膜，抑制油品的蒸发并隔绝空气，从而达到扑灭油品燃烧的目的。目前使用的泡沫灭火剂大多含有PFOA/PFOS类含氟表面活性剂，虽然效果好，但是对环境危害大；部分不含这类含氟表面活性剂的灭火剂，配方中含有氟化蛋白，其灭火效果并不能达到理想状态。复配一类不含有持久有机污染物的含氟水系灭火剂十分必要。
现有水系灭火剂中普遍使用的含氟表面活性剂中含有PFOS或PFOA，含有长全氟烷基链的含氟表面活性剂也具有高度的生物代谢稳定性、远距离迁移特性、高的生物蓄积性、以及潜在的生物毒性，在环境和生态保护方面引起了广泛的关注。例如全氟辛基磺酸（PFOS）及其衍生物已被国际斯德哥尔摩公约列为持久有机污染物（POPS）之一，受到限制和禁止使用。其它的含有全氟长烷基链的表面活性剂如全氟辛酸（PFOA）及其衍生物的应用而带来的环境生态问题也受到人们的高度重视。在现有国家产业政策和以上国际背景下发展使用新型的环境友好型的含氟表面活性剂，替代含有长链全氟烷基含氟表面活性剂，具有重要的经济和社会意义，是大势所趋。
近年来，国内外有关替代PFOS和PFOA的含氟表面活性剂研究有较多负面的报道。这些报道的含氟表面活性剂大致分类为：1）全氟聚醚链类（ H.Horietal./Applied Catalysis B:Environmental82(2008)58–66）；2）部分氟化的长链类（Journal of FluorineChemistry130(2009)1192-1199）；3）支链化的全氟烯烃类，如六氟丙烯三聚体类（ColloidsandSurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects384(2011)331-336）；4）简单的全氟丁基磺酸钾、全氟己基磺酸钾也可以作为表面活性剂；5）将短全氟烷基链的全氟丁基或全氟己基磺酰氟与氨基醇或多胺衍生，得到的各种全氟丁基或全氟己基磺酰胺的含氟表面活性剂（例如专利：WO2001030873 ；US6664354 ；US7662896）；这些衍生的全氟丁基或全氟己基磺酰胺可以进一步嵌入各种高分子，制备具有抗污疏水的涂层材料（例如专利：US8030430 ；US20100227148）。在这些已报道的含氟表面活性剂中，全氟聚醚表面活性合成工艺复杂，反应条件苛刻；含有部分烷基醚链的表面活性剂，极端条件下分子结构稳定性差；简单含氟表面活性剂，其表面张力活性都不高，难以满足实用要求。双子型表面活性剂是将两个表面活性剂单体进行连接，形成的表面活性剂。双子型表面活性剂往往更易在气液界面上吸附，表现出更好的表面活性（专利如：US7164014B1，US6706923B2，论文如：Journal of Colloid and Interface Science,379(2012),72）。全氟丁基磺酰氟和全氟己基磺酰氟可以通过电解氟化法方便获得。以全氟丁基磺酰氟或全氟己基磺酰氟为含氟前体材料，设计合成新型的含氟表面活性剂，是替代传统含有PFOS和PFOA表面活性剂的一种有效的途径。这样的含氟表面活性由于其全氟烷基链较短，不具有PFOS/PFOA的持久有机污染物的危害特性，不受国际斯德哥尔摩公约的使用限制。然而，由于其较短的全氟烷基链，表面活性相对较差，需要进行分子设计，提高含这类全氟烷基结构单元化合物的表面活性。
现有的水系灭火剂是在生产制备中将一定比例的水、阻燃剂、抗冻剂、表面活性剂、耦合剂等物质按一定比例混合在一起，在使用中再按一定比例和水进行预混使用，或直接灌装使用。由于是液体状态使得本系灭火剂在运输上存在着体积大、重量大、包装成本高等弊病。水是传统的灭火介质，但由于自然水的表面张力大、流动性过好也造成了水在固体物质上的附着力差等必然问题。有研究表明在灭火过程中有80%的水由于以上原因被白白浪费掉了，这在当今的水资源日益紧缺的远景背景下是越来越不被接受的。在资源占用和环境污染问题日益严重的社会问题大背景下，水系灭火剂由于自身的特性本身是具有很强的可塑性的，但是现有水系灭火剂由于配方和自身理化性能等问题，普遍需要考虑包装及运输成本，再加上我国消防权威部门对于水系灭火剂的灭火级别要求不高，就势必造成了水系灭火剂在使用过程中的灭火效率低下的问题。这也困扰着水系灭火剂这个行业和消防部门的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保型高效水系灭火添加剂及其制备方法，解决了现有水系灭火剂灭火效率低、并且其中含有的氟碳表面活性剂含有PFOS/PFOA持久有机污染物的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种水系灭火剂，它包括产气剂、阻燃剂、抗冻剂、助溶剂、耦合剂、表面活性剂，其中：
产气剂包括：聚磷酸铵0-30份、碳酸氢铵0-20份、碳酸氢钠0-20份；
阻燃剂包括：硫酸铵0-30份、氯化铵0-30份；
抗冻剂包括：碳酰胺0-30份、乙二醇0-30份、丙三醇0-30份；
助溶剂包括：二乙二醇丁醚或二乙二醇单丁醚0-10份；
耦合剂包括：瓜儿胶0-10份、黄原胶0-10份；
表面活性剂包括：双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂0-20份、阳离子表面活性剂0-20份、阴离子表面活性剂0-20份、椰油酰胺丙基甜菜碱0-20份。
水系灭火剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）选取产气剂、阻燃剂、抗冻剂、助溶剂、耦合剂、表面活性剂这些主要固体物料预先经过高度粉碎至150至300目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
本发明和现有技术相比，具有以下优点和效果：本水系灭火剂可达到的灭火级别为4A\89B，要远高于国家标准GB17835-2008《水系灭火剂》所规定的1A\55B的最低要求。本发明所涉及的水系灭火剂具有可在于固体物上附着力高的特点，大大提高本水系灭火剂的A类火灭火级别。双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂来代替传统的氟碳表面活性剂，它既克服了具有PFOS/PFOA的持久有机污染物的危害特性，不受国际斯德哥尔摩公约的使用限制，又解决了表面活性差的问题，并且对水质的要求低，可普遍应用于海水、高硬度的地下水等恶劣水源。由此制备生产方法所生产的水系灭火剂可灵活根据火灾现场的起火程度和使用成本灵活调整和水的混合比例，具有运输方便、包装成本低、生产过程环保零排放、现场使用方便等特点。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例一
（1）选取产气剂（聚磷酸铵5份、碳酸氢铵10份、碳酸氢钠15份）；阻燃剂（硫酸铵5份、氯化铵10份）；抗冻剂（碳酰胺5份、乙二醇10份、丙三醇18份）；助溶剂（二乙二醇丁醚5份）；耦合剂（瓜儿胶5份、黄原胶5份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂1份、阳离子表面活性剂5份、阴离子表面活性剂10份、椰油酰胺丙基甜菜碱20份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至150目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
实施例二
（1）选取产气剂（聚磷酸铵10份、碳酸氢铵20份、碳酸氢钠1份）；阻燃剂（硫酸铵30份、氯化铵5份）；抗冻剂（碳酰胺30份、乙二醇16份、丙三醇1份）；助溶剂（二乙二醇单丁醚10份）；耦合剂（瓜儿胶2份、黄原胶10份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂10份、阳离子表面活性剂20份、阴离子表面活性剂20份、椰油酰胺丙基甜菜碱1份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至190目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
实施例三
（1）选取产气剂（聚磷酸铵20份、碳酸氢铵1份、碳酸氢钠10份）；阻燃剂（硫酸铵15份、氯化铵15份）；抗冻剂（碳酰胺15份、乙二醇15份、丙三醇15份）；助溶剂（二乙二醇丁醚1份）；耦合剂（黄原胶7份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂20份、阳离子表面活性剂10份、阴离子表面活性剂5份、椰油酰胺丙基甜菜碱10份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至240目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
实施例四
（1）选取产气剂（碳酸氢铵7份、碳酸氢钠5份）；阻燃剂（硫酸铵4份、氯化铵26份）；抗冻剂（碳酰胺19份、丙三醇23份）；助溶剂（二乙二醇单丁醚2份）；耦合剂（瓜儿胶7份、黄原胶2份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂13份、阳离子表面活性剂17份、阴离子表面活性剂2份、椰油酰胺丙基甜菜碱5份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至280目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
实施例五
（1）选取产气剂（聚磷酸铵2份、碳酸氢铵20份）；阻燃剂（硫酸铵1份、氯化铵30份）；抗冻剂（碳酰胺9份、乙二醇6份、丙三醇3份）；助溶剂（二乙二醇丁醚10份）；耦合剂（瓜儿胶7份、黄原胶3份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂20份、阳离子表面活性剂20份、阴离子表面活性剂20份、椰油酰胺丙基甜菜碱20份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至300目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
实施例六
（1）选取产气剂（聚磷酸铵12份、碳酸氢铵7份、碳酸氢钠18份）；阻燃剂（硫酸铵15份、氯化铵15份）；抗冻剂（碳酰胺2份、乙二醇30份、丙三醇15份）；助溶剂（二乙二醇单丁醚1份）；耦合剂（瓜儿胶10份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂15份、阳离子表面活性剂4份、阴离子表面活性剂2份、椰油酰胺丙基甜菜碱19份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至210目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
实施例七
（1）选取产气剂（聚磷酸铵15.9份、碳酸氢铵2份、碳酸氢钠7.3份）；阻燃剂（硫酸铵2份、氯化铵25份）；抗冻剂（碳酰胺3份、乙二醇7份、丙三醇9份）；助溶剂（二乙二醇丁醚3份）；耦合剂（瓜儿胶3.9份、黄原胶9.8份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂1.2份、阳离子表面活性剂6份、椰油酰胺丙基甜菜碱8.7份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至275目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
实施例八
（1）选取产气剂（碳酸氢钠20份）；阻燃剂（硫酸铵13份、氯化铵6份）；抗冻剂（碳酰胺4份、乙二醇30份、丙三醇30份）；助溶剂（二乙二醇单丁醚5.6份）；耦合剂（瓜儿胶10份、黄原胶10份）；表面活性剂（双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂20份、阳离子表面活性剂7份、阴离子表面活性剂7份、椰油酰胺丙基甜菜碱7份）,并将这些主要固体物料预先经过高度粉碎至155目；
（2）配备液体物料，包括水、乙醇；
（3）将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
（4）将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种环保型高效水系灭火添加剂，其特征在于：它包括产气剂、阻燃剂、抗冻剂、助溶剂、耦合剂、表面活性剂，其中：
产气剂包括：聚磷酸铵0-30份、碳酸氢铵0-20份、碳酸氢钠0-20份；
阻燃剂包括：硫酸铵0-30份、氯化铵0-30份；
抗冻剂包括：碳酰胺0-30份、乙二醇0-30份、丙三醇0-30份；
助溶剂包括：二乙二醇丁醚或二乙二醇单丁醚0-10份；
耦合剂包括：瓜儿胶0-10份、黄原胶0-10份；
表面活性剂包括：双子型全氟烷基磺酰氧基苄基阳离子表面活性剂0-20份、阳离子表面活性剂0-20份、阴离子表面活性剂0-20份、椰油酰胺丙基甜菜碱0-20份。
2.一种如权利要求1所述的水系灭火剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
选取产气剂、阻燃剂、抗冻剂、助溶剂、耦合剂、表面活性剂这些主要固体物料预先经过高度粉碎至150至300目；
配备液体物料，包括水、乙醇；
将步骤（1）中粉碎好的固体物料和步骤（2）中配备的液体物料进行充分的搅拌融合；
将步骤（3）搅拌融合形成的混合物进行烘干。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150805 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |